硬件加速器 - Nios II嵌入式軟處理器提升系統性能方式詳解

2012年10月17日 13:41 來源:電子發燒友網 作者:Triquinne 我要評論(0)

標簽:嵌入式(1398)Altera(144)處理器(470)FPGA(2087)軟核(5)

  方式3:硬件加速器

  將C語言子程序轉換為硬件加速器,自動加速軟件實現,不用提高時鐘頻率和功耗便能夠提升性能。在Nios II 處理器中,使用Nios II C語言至硬件(C2H)加速編譯器,簡單地“右鍵單擊加速”性能關鍵的功能,從而不用手動生成Verilog或者VHDL加速器,節省了時間和投入(參見圖3)。

  硬件加速器是由Nios II C語言至硬件加速(C2H)編譯器自動生成的邏輯模塊,也可以是手動設計用于從系統處理器中卸載某些任務的邏輯模塊。很多數學運算在硬件中實現時,要比軟件實現更快,效率更高。SOPC Builder和AvalonTM交換架構支持使用硬件加速器來提升Nios II處理器軟件的性能。與其他方法相比,硬件加速器能夠:使用主存儲器和其他系統資源,這些資源具有全流水線和存儲器延時匹配主機端口,支持非常高的存儲器帶寬;由CPU通過從機端口進行控制;具有軟件打包器功能,由CPU進行控制,在工具鏈中替代了最初的C代碼。

  圖3顯示了一個典型的硬件加速器,它含有兩個連接至Avalon交換架構的的主機端口(讀和寫)。加速器使用直接存儲器訪問(DMA)組件來執行總線讀和寫操作,它提供控制端口以便處理器進行控制。最后,在中心位置,加速器邏輯是計算指定算法的引擎。

圖3硬件加速實例  

圖3硬件加速實例

  如果您使用Nios II C2H編譯器,會自動產生所有這些組件,并集成到您的系統中。

  硬件加速器為Altera FPGA增加了強大的功能,它作為復雜多周期協處理器來實現,可以流水線訪問系統中的所有存儲器和外設。它們可以使用FPGA資源(例如,片內存儲器和硬核宏乘法器)來實現本地存儲器緩沖以及乘法累加(MAC)電路。它們能夠根據需要盡可能多的使用主機端口,啟動讀寫操作,訪問系統中的所有I/O引腳。很多Nios II開發人員發現,硬件加速器是提升軟件代碼性能最好的方法,能夠充分發揮Altera® FPGA高性能體系結構的優勢。

  詳細了解【 Nios II C2H編譯器

  方式4:可配置高速緩沖和緊耦合存儲器

  調整處理器指令或者數據緩沖的大小,以滿足您應用的性能要求。為了在Nios II 處理器中能夠快速訪問經常使用的例程,加入了4個緊耦合存儲器,避免了緩存丟失的代價,實現了類似緩存的訪問功能。

  閱讀【 Nios II 軟件開發人員手冊中的緩存和緊耦合存儲器部分  】

  下載【 使用 Nios II 緊耦合存儲器教程  】

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